水利水電工程精細爆破概論

前言

通過近40年的努力，以長江水利委員會為代表的水利水電工程爆破工作者建立了以深孔臺階爆破為核心，由預(yù)裂爆破與光面爆破、緩沖孔爆破、孔間孔內(nèi)毫秒延時順序爆破、保護層一次爆破、塑料導(dǎo)爆管接力起爆系統(tǒng)、爆破安全控制理論與標準等組成的優(yōu)質(zhì)、安全、高效開挖爆破技術(shù)體系，并在整個水利水電系統(tǒng)得到廣泛應(yīng)用，使工程爆破技術(shù)水平得以顯著提高，爆破開挖質(zhì)量優(yōu)良率不斷增加。尤其是21世紀以來，三峽、小灣、溪洛渡與向家壩等一系列超大型水電站在壩基、高邊坡、拱肩槽和地下工程（尤其是巖錨梁）等開挖中，采用該技術(shù)體系所獲得的輪廓面開挖質(zhì)量之優(yōu)異令人贊嘆。目前，該開挖爆破技術(shù)體系與大型機械化施工已經(jīng)成為推動水利水電工程快速優(yōu)質(zhì)開挖綜合技術(shù)進步的兩大支柱。越是在發(fā)展的高潮期，越應(yīng)當更冷靜明智地看待形勢。為進一步促進水利水電系統(tǒng)乃至全國工程爆破技術(shù)水平的發(fā)展和先進爆破理論在工程建設(shè)中的應(yīng)用，提高工程爆破設(shè)計的可預(yù)見性和可控性，加強爆破工作的科學管理和監(jiān)控，建立以量化設(shè)計為中心，涵蓋精心施工、實時監(jiān)控和科學管理全方位控制爆破效果和質(zhì)量的體系，即水利水電工程精細爆破尤有必要。為闡述水利水電工程精細爆破的概念與內(nèi)涵以及形成它們的支撐條件，我和我的同事們編寫了本書。同時，本書納入了水利水電工程現(xiàn)階段用于設(shè)計、施工、監(jiān)測及管理方面較先進的技術(shù)、方法及條例，也盡可能指出未來上述幾方面的發(fā)展方向。這一目的能否達到，請讀者斧正。

內(nèi)容概要

本書總結(jié)了近年來我國水利水電行業(yè)最新的爆破技術(shù)成果，在詮釋精細爆破概念的基礎(chǔ)上，論述了水利水電系統(tǒng)精細爆破的內(nèi)涵，并對水利水電工程中精細爆破的支撐條件進行了總結(jié)分析，闡述了水利水電工程精細爆破的量化設(shè)計與方法，結(jié)合工程實踐對精細爆破施工與管理、爆破安全監(jiān)測及反饋等進行了詳細的論述。    本書可供水利水電工程爆破的科研、設(shè)計、施工、監(jiān)理技術(shù)人員及管理人員使用，也可供其他工程爆破領(lǐng)域的專業(yè)人士及高等院校相關(guān)專業(yè)師生參考閱讀。

書籍目錄

前言第1章  概述  1.1  現(xiàn)代水利水電工程爆破的特點  1.2  現(xiàn)代水利水電工程爆破開挖質(zhì)量要求    1.2.1  巖體開挖偏差控制標準    1.2.2  水工建筑物基礎(chǔ)巖體質(zhì)量    1.2.3  保護層開挖的技術(shù)要求    1.2.4  爆破振動影響控制要求  1.3  我國水利水電工程爆破技術(shù)的發(fā)展歷程    1.3.1  水電站主體工程開挖爆破技術(shù)    1.3.2  水利水電工程其他爆破技術(shù)    1.3.3  爆破監(jiān)測技術(shù)  1.4  國內(nèi)幾個大型水利水電工程巖體爆破開挖特點簡介    1.4.1  三峽水利樞紐工程    1.4.2  小灣水電站    1.4.3  錦屏一級水電站    1.4.4  溪洛渡水電站    1.4.5  龍灘水電站  1.5  水利水電精細爆破概念的形成和內(nèi)涵第2章  精細爆破的支撐條件  2.1  爆破理論    2.1.1  爆破理論發(fā)展階段    2.1.2  爆破理論模型    2.1.3  爆破塊度及拋擲堆積    2.1.4  臨近輪廓面的爆破設(shè)計理論與方法    2.1.5  爆破技術(shù)    2.1.6  爆破振動與沖擊波的傳播與控制  2.2  爆破數(shù)值模擬及計算機輔助設(shè)計    2.2.1  爆破計算機仿真    2.2.2  工程爆破計算機輔助設(shè)計    2.2.3  工程爆破專家系統(tǒng)    2.2.4  爆破數(shù)值模擬及計算機輔助設(shè)計在水利水電工程中的應(yīng)用  2.3  高可靠性和安全性的爆破器材    2.3.1  工業(yè)炸藥    2.3.2  雷管及起爆系統(tǒng)    2.3.3  其他爆破器材  2.4  爆破測試與檢測技術(shù)    2.4.1  爆破塊度測量    2.4.2  爆破影響范圍檢測    2.4.3  爆破振動測試    2.4.4  開挖平整度檢測    2.4.5  爆破沖擊波及噪聲測試  2.5  現(xiàn)代信息和控制技術(shù)在鉆爆施工中的應(yīng)用    2.5.1  現(xiàn)代信息技術(shù)在鉆爆施工中的應(yīng)用    2.5.2  高精度鉆機的應(yīng)用    2.5.3  自動化裝藥車第3章  水利水電工程精細爆破的量化設(shè)計方法  3.1  水利水電工程精細爆破量化設(shè)計關(guān)鍵問題  3.2  臨近開挖輪廓面的定量化爆破設(shè)計方法    3.2.1  爆破設(shè)計原理    3.2.2  臨近開挖輪廓面的爆破設(shè)計步驟    3.2.3  預(yù)裂爆破與光面爆破新技術(shù)  3.3  水下爆破量化設(shè)計與方法    3.3.1  水中爆炸的物理現(xiàn)象    3.3.2  水下巖石爆破的破壞機理    3.3.3  水深對爆破效果的影響    3.3.4  水下爆破塊度預(yù)測模型    3.3.5  水下臺階爆破炸藥單耗    3.3.6  圍堰及巖坎爆破技術(shù)  3.4  面板堆石壩級配料開采量化設(shè)計與方法    3.4.1  面板堆石料開采技術(shù)現(xiàn)狀    3.4.2  爆破塊度預(yù)測模型    3.4.3  爆破塊度影響因素研究    3.4.4  堆石壩級配料開采深孔臺階爆破參數(shù)優(yōu)化設(shè)計    3.4.5  天生橋一級水電站堆石料開采爆破  3.5  計算機模擬技術(shù)在水利水電工程精細爆破量化設(shè)計中的應(yīng)用    3.5.1  小灣水電站巖石高邊坡開挖爆破振動控制標準研究    3.5.2  紅水河龍灘水電站地下廠房開挖爆破振動影響評價    3.5.3  基于DDA的三峽工程三期RCC圍堰傾倒爆破拆除過程模擬第4章  水利水電工程精細爆破施工與管理  4.1  精細爆破施工    4.1.1  測量放樣與鉆孔定位    4.1.2  施工優(yōu)化    4.1.3  裝藥、堵塞、聯(lián)網(wǎng)與起爆  4.2  精細爆破科學管理    4.2.1  爆破工程分級管理方法    4.2.2  方案審查與監(jiān)理制度    4.2.3  爆破技術(shù)人員分類管理    4.2.4  爆破安全管理與獎懲制度    4.2.5  大爆破或重要爆破的管理第5章  爆破安全監(jiān)測及信息反饋  5.1  概述  5.2  爆破安全監(jiān)測體系    5.2.1  安全監(jiān)測目的與內(nèi)容    5.2.2  爆破安全監(jiān)測設(shè)計  5.3  爆破安全允許標準  5.4  爆破監(jiān)測手段與方法    5.4.1  爆堆堆積狀態(tài)的預(yù)報與量測    5.4.2  爆破振動監(jiān)測    5.4.3  爆破動應(yīng)變監(jiān)測    5.4.4  爆破孔隙動水壓力監(jiān)測    5.4.5  爆破水擊波、動水壓力及涌浪監(jiān)測    5.4.6  爆破空氣沖擊波、噪聲及有害氣體監(jiān)測    5.4.7  爆破影響深度檢測    5.4.8  開挖平整度檢測    5.4.9  宏觀調(diào)查及巡視檢查    5.4.10  爆破器材性能現(xiàn)場檢測  5.5  爆破監(jiān)測資料分析與信息反饋    5.5.1  爆破振動    5.5.2  爆破動應(yīng)變、水擊波、動水壓力    5.5.3  爆破影響深度檢測    5.5.4  宏觀調(diào)查及巡視檢查    5.5.5  爆破安全監(jiān)測信息反饋參考文獻后記

章節(jié)摘錄

插圖：第1章概述1．1現(xiàn)代水利水電工程爆破的特點現(xiàn)代水利水電工程中，大壩基礎(chǔ)開挖、高陡邊坡開挖、地下洞室群開挖、溢洪道及渠道開挖、水下巖石開挖、圍堰等臨時結(jié)構(gòu)物拆除，以及各種石料的開采等均離不開爆破技術(shù)。水利水電工程為百年大計，施工質(zhì)量始終放在工程建設(shè)的首位。水電工程的巖體開挖，不僅需要完成巖體的“破碎與拋擲”，更重要的是要實現(xiàn)“成型和保護”，即通過控制爆破，按照設(shè)計要求形成開挖輪廓。同時，由于保留巖體需要作為各類水工建筑物的基礎(chǔ)或各類地下洞室的承載圍巖，爆破過程需要盡可能保護保留巖體的質(zhì)量不受損傷或影響。因此水利水電行業(yè)對爆破要求具有如下特點：對爆破造成保留巖體不利影響的控制嚴；在施工中要求的各種爆破控制技術(shù)多，在爆破規(guī)模的控制上嚴格；對各種開挖輪廓進行“雕琢”多等?？梢?，水利水電行業(yè)是對爆破技術(shù)要求最為苛刻的行業(yè)之一。在水利水電建設(shè)中，工程爆破的成敗是影響工程質(zhì)量和進度的一個重要因素?，F(xiàn)階段，我國中西部地區(qū)已經(jīng)成為水電開發(fā)的主要基地，三峽、溪洛渡、向家壩、錦屏、小灣、白鶴灘、烏東德等一批大型、特大型水電站正在興建或?qū)⒁_工建設(shè)，這些工程均處中西部高山峽谷，無一例外地要涉及大規(guī)模、高強度、高陡邊坡以及地下洞室群的精細爆破開挖。這些工程巖體開挖的規(guī)模越來越大，開挖總方量動輒數(shù)千萬立方米，甚至超過億立方米；開挖邊坡坡高可達500m以上，有的甚至超過1km，地下廠房的跨度已經(jīng)超過30m、高度超過80m；開挖強度越來越高，月開挖強度可達幾十甚至數(shù)百萬立方米；開挖質(zhì)量要求越來越高，以保證高壩基礎(chǔ)、壩肩或者保證大跨度地下廠房圍巖的強度及整體性；開挖成型的難度越來越大，需要形成平整的壩基、多面臨空的船閘閘首、復(fù)雜的拱肩槽空間曲面和完整的巖錨吊車梁巖臺。另外，伴隨著爆破開挖規(guī)模的增大和開挖強度的提高，爆破振動等有害效應(yīng)問題越發(fā)突出。

后記

工程實踐中，在爆源近區(qū)，通常采取預(yù)裂爆破和光面爆破等輪廓控制爆破技術(shù)，避免保留巖體的損傷；而在爆源中、遠區(qū)，主要采取微差爆破等技術(shù)措施，控制爆破地震效應(yīng)。H01m13erg和Persson提出了一種基于爆炸沖擊波引起的質(zhì)點峰值振動速度控制的輪廓爆破設(shè)計方法，由于該設(shè)計方法概念清晰，運用簡便，在國際上得到了廣泛應(yīng)用。事實上，我國在三峽、溪洛渡和小灣等水電工程中采取的利用現(xiàn)場爆破試驗確定臺階爆破及輪廓爆破（包括光面爆破和預(yù)裂爆破）參數(shù)、高邊坡（邊墻）側(cè)向保護層厚度這一半經(jīng)驗半理論設(shè)計方法，與H01m1）erg和Persson方法基本一致，只是我國現(xiàn)行方法沒有形成完整的設(shè)計理論體系和嚴格的試驗程序。對傳統(tǒng)大規(guī)模、高強度巖體開挖誘發(fā)的爆破振動控制，一般通過微差非電起爆網(wǎng)路來實現(xiàn)。但在小灣、溪洛渡等水電工程的應(yīng)用中發(fā)現(xiàn)，由于普通非電雷管本身具有很大的誤差，在爆破規(guī)模增大的情況下，重段的炮孔數(shù)目不斷增多，同時爆區(qū)規(guī)模增大，一次爆破排數(shù)也隨之增大，振動疊加的情況也愈發(fā)突出。因此，用延遲時間更加精確的高精度非電起爆系統(tǒng)或電子雷管起爆系統(tǒng)替代傳統(tǒng)微差起爆網(wǎng)路，這是大規(guī)模、高強度巖體開挖的必然需求。事實上，以采用高精度非電塑料導(dǎo)爆雷管或電子雷管為主要手段的毫秒級高精度時差控制爆破技術(shù)近年在國外采礦領(lǐng)域獲得了成功應(yīng)用及大力推廣，我國也已在部分復(fù)雜條件下的大型爆破中得到成功應(yīng)用。如在三峽工程三期RCC圍堰拆除工程中，就成功采用毫秒級高精度時差控制爆破技術(shù)，取得了良好的工程效果和綜合效益。隨著電子雷管使用的普及和用量的增加，電子雷管的單價將會越來越低，反過來又會促進電子起爆系統(tǒng)在大型巖體開挖中的應(yīng)用。目前，國內(nèi)已經(jīng)開發(fā)了具有自主知識產(chǎn)權(quán)的電子雷管，并開始了批量生產(chǎn)。可以預(yù)見，以電子雷管起爆系統(tǒng)為依托的大規(guī)模毫秒級高精度微差爆破技術(shù)將成為我國水電等行業(yè)巖體開挖技術(shù)的主流，尤其對于地質(zhì)條件復(fù)雜、開挖規(guī)模大、開挖強度高以及爆破振動效應(yīng)控制嚴格的大型水電工程高陡邊坡及地下洞室群的巖體爆破開挖，毫秒級高精度微差爆破技術(shù)必將發(fā)揮重要的作用。

編輯推薦

《水利水電工程精細爆破概論》為現(xiàn)代工程爆破前沿技術(shù)叢書之一。

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